[发明专利]鳍式场效应管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种鳍式场效应管的形成方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的不断发展，半导体工艺节点遵循摩尔定律的发展趋势不断减小。为了适应工艺节点的减小，不得不不断缩短MOSFET场效应管的沟道长度。沟道长度的缩短具有增加芯片的管芯密度，增加MOSFET场效应管的开关速度等好处。

然而，随着器件沟道长度的缩短，器件源极与漏极间的距离也随之缩短，这样一来栅极对沟道的控制能力变差，栅极电压夹断(pinchoff)沟道的难度也越来越大，使得亚阈值漏电(subthresholdleakage)现象，即所谓的短沟道效应(SCE：short-channeleffects)更容易发生。

因此，为了更好的适应器件尺寸按比例缩小的要求，半导体工艺逐渐开始从平面MOSFET晶体管向具有更高功效的三维立体式的晶体管过渡，如鳍式场效应管(FinFET)。FinFET中，栅极至少可以从两侧对超薄体(鳍部)进行控制，具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应；且FinFET相对于其他器件，具有更好的现有的集成电路制作技术的兼容性。

然而，现有技术形成的鳍式场效应管的电学性能有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种鳍式场效应管的形成方法，减少形成栅介质层的工艺对鳍部材料的消耗，从而提高鳍式场效应管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种鳍式场效应管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面形成有若干分立的鳍部；采用沉积工艺在所述鳍部侧壁和顶部表面沉积过渡层，所述过渡层的材料中具有与鳍部材料原子相同的原子；对所述过渡层进行氧化处理，将所述过渡层材料转化为栅介质层材料，在鳍部侧壁和顶部表面形成栅介质层。

可选的，所述鳍部的材料为硅。

可选的，所述过渡层的材料为氮化硅或氮氧化硅。

可选的，采用原子层沉积工艺形成所述过渡层。

可选的，所述过渡层的材料为氮化硅时，所述原子层沉积工艺的工艺参数为：反应气体包括硅源气体和氮源气体，其中，硅源气体为SiH₂Cl₂、SiH₄、SiH₃Cl或S₂H₆，氮源气体为NH₃，硅源气体流量为5sccm至5000sccm，氮源气体流量为5sccm至5000sccm，沉积腔室压强为0.1托至100托，沉积腔室温度为200度至700度。

可选的，所述过渡层的厚度小于栅介质层的厚度。

可选的，所述过渡层的厚度为5埃至40埃，所述栅介质层的厚度为10埃至60埃。

可选的，在对过渡层进行氧化处理的同时，对部分厚度的鳍部材料进行氧化处理。

可选的，采用原位水汽生成氧化工艺进行所述氧化处理。

可选的，所述原位水汽生成氧化工艺的工艺参数为：反应气体包括H₂，反应气体还包括O₂或N₂O，H₂流量为10sccm至1000sccm，O₂或N₂O流量为20sccm至2000sccm，沉积腔室压强为1托至50托，沉积腔室温度为450度至1100度。

可选的，所述栅介质层的材料为氧化硅。

可选的，还包括步骤：在所述栅介质层表面形成栅导电层；在所述栅导电层两侧的鳍部内形成掺杂区。

可选的，所述鳍部的形成步骤包括：提供初始基底；在所述初始基底表面形成图形化的牺牲层；在所述初始基底表面形成紧挨牺牲层的侧墙层；去除所述牺牲层；以所述侧墙层为掩膜刻蚀初始基底形成鳍部，刻蚀后的初始基底为衬底。

可选的，还包括步骤：在相邻鳍部之间的衬底表面形成隔离层，且隔离层顶部表面低于鳍部顶部表面。

可选的，采用流体化学气相沉积工艺形成所述隔离层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：